82123002 Retele de Calculatoare

7/28/2019 82123002 Retele de Calculatoare

1/363

Retele de calculatoare Lectia 1 Introducere in studiul retelelor

Page 1 | 2011, Copyright Alex Averian

Reele de calculatoare

Obiective:

-Modele de referin OSI si TCP/IP

-Nivelul legaturii de date - tipuri de retele

-Nivelul de retea/rutare, algoritmi de dirijare

-Nivelul aplicaie modelul client-server

-Programarea aplicaiilor de reea

-Servicii i protocoale la nivel de aplicaie


2/363



Modele de referin

Arhitecturile de reea cele mai cunoscute sunt:

-modelul de referina OSI (Open System Interconnection

interconectarea sistemelor deschise)

-modelul TCP/IP (Transmission Control Protocol / InternetProtocol).


3/363



Modelul ISO/OSIUn nivel OSI are un set bine definit de funcii de reea, iar

funciile fiecrui nivel comunic i colaboreaz cu funciile

nivelurilor aflate imediat deasupra i dedesubtul nivelului

respectiv.

Fiecare nivel asigur anumite servicii sau aciuni carepregtesc datele pentru a fi transmise n reea ctre un alt

calculator. Toate cererile sunt transmise de la un nivel la

altul prin intermediul interfeelor. Fiecare nivel se bazeaza

pe activittile si serviciile nivelului ierarhic inferior.


4/363




5/363



Nivelul 8


6/363



Nivelul fizic1. Nivelul fizic are rolul de a transmite datele de la uncalculator la altul prin intermediul unui mediu de

comunicaie. Datele sunt vzute la acest nivel ca un ir de

bii. Problemele tipice sunt de natur electric: nivelele de

tensiune corespunztoare unui bit 1 sau 0, durataimpulsurilor de tensiune, cum se iniiaz i cum se oprete

transmiterea semnalelor electrice, asigurarea pstrrii

formei semnalului propagat. Mediul de comunicaie nu

face parte din nivelul fizic.


7/363



Medii fizice de transmisie


8/363



Thephysical layeris concerned with transmitting raw bits over a communication channel. The design issues

have to do with making sure that when one side sends a 1 bit, the other side as a 1 bit, not as a 0 bit

receives it. Typical questions here are how many volts should be used to represent a 1 and how many for

a 0, how many microseconds a bit lasts, whether transmission may proceed simultaneously in both

directions, how the initial connection is established and how it is torn down when both sides are finished,

and how many pins the network connector has and what each pin is used for. The design issues here deal

largely with mechanical, electrical, and procedural interfaces, and the physical transmission medium,

which lies below thephysical layer. Physical layerdesign can properly be considered to be within the domain of

the electrical engineer.


9/363



Nivelul legturii de date2. Nivelul legturii de date corecteaz erorile detransmitere aprute la nivelul fizic, realiznd o comunicare

corect ntre dou noduri adiacente ale reelei.

Mecanismul utilizat n acest scop este mprirea fluxului

de bii n cadre ( frame), crora le sunt adugate informaiide control. Cadrele sunt transmise individual, putnd fi

verificate i confirmate de ctre receptor. Alte funcii ale

nivelului se refer la fluxul de date (astfel nct

transmitorul s nu furnizeze date mai rapid dect le

poate accepta receptorul) i la gestiunea legturii

(stabilirea conexiunii, controlul schimbului de date i

nchiderea conexiunii). Folosete adresare fizic.


10/363



Protocoale la nivelul legturii de dateARP/RARP Address Resolution Protocol/Reverse AddressDCAP Data Link Switching Client Access Protocol

HDLC High-Level Data Link Control

PPP Point-to-Point Protocol

FDDI Fiber Distributed Data Interface

Ethernet

Token Ring

Frame Relay

ATM Asynchronous Transfer Mode

STP Spanning tree protocol

IEEE 802.11 wireless LAN

LLC Logical Link Control


11/363



Servicii oferite de nivelul legturii de date

Encapsulation of network layer data packets into frames

Frame synchronization

Logical link control (LLC) sublayer:

Error control (automatic repeat request, ARQ), in addition to ARQ provided by

some Transport layer protocols, to forward error correction (FEC) techniques

provided on the Physical Layer, and to error-detection and packet canceling

provided at all layers, including the network layer. Data link layer error control

(i.e. retransmission of erroneous packets) is provided in wireless networks and

V.42 telephone network modems, but not in LAN protocols such as Ethernet,

since bit errors are so uncommon in short wires. In that case, only error

detection and canceling of erroneous packets are provided.

Flow control, in addition to the one provided on the Transport layer. Data link

layer error control is not used in LAN protocols such as Ethernet, but in modems

and wireless networks.

Media access control (MAC) sublayer:


12/363



Multiple access protocols for channel-access control, for example CSMA/CD

protocols for collision detection and retransmission in Ethernet bus networks and

hub networks, or the CSMA/CA protocol for collision avoidance in wirelessnetworks.

Physical addressing (MAC addressing)

LAN switching (packet switching) including MAC filtering and spanning tree

protocol

Data packet queueing or scheduling

Store-and-forward switching or cut-through switching

Quality of Service (QoS) control

Virtual LANs (VLAN)

The main task of the data link layer is to take a raw transmission facility andtransform it into a line that appears free of transmission errors in the network layer.

It accomplishes this task by having the sender break the input data up into data

frames (typically a few hundred bytes), transmit the frames sequentially, and

process the acknowledgment frames sent back by the receiver. Since the physical


13/363



layer merely accepts and transmits a stream of bits without any regard to meaning

of structure, it is up to the data link layer to create and recognize frame boundaries.

This can be accomplished by attaching special bit patterns to the beginning and endof the frame. If there is a chance that these bit patterns might occur in the data,

special care must be taken to avoid confusion. The data link layer should provide

error control between adjacent nodes.

A noise burst on the line can destroy a frame completely. In this case, the data link

layer software on the source machine must retransmit the frame. However, multiple

transmissions of the same frame introduce the possibility of duplicate frames. A

duplicate frame could be sent, for example, if the acknowledgment frame from the

receiver back to the sender was destroyed. It is up to this layer to solve the

problems caused by damaged, list, and duplicate frames. The data link layer may

offer several different service classes to the network layer, each of a different quality

and with a different price.

Another issue that arises in the data link layer (and most of the higher layers as

well) is how to keep a fast transmitter from drowning a slow receiver in data. Some

traffic regulation mechanism must be employed in order to let the transmitter know

how much buffer space the receiver has at the moment. Frequently, flow regulation

and error handling are integrated, for convenience.


14/363



If the line can be used to transmit data in both directions, this introduces a new

complication that the data link layer software must deal with. The problem is that the

acknowledgment frames for A to B traffic competes for the use of the line with dataframes for the B to A traffic. A clever solution piggybacking has been devised.

In most practical situations, there is a need for transmitting data in both directions.

One way of achieving full-duplex data transmission would be to have two separate

communication channels, and use each one for simplex data traffic (in different

directions). If this were done, we would have two separate physical circuits, each

with a "forward" channel (for data) and a "reverse" channel (for acknowledgment).

In both cases the bandwidth of the reverse channel would be almost entirely wasted.

In effect, the user would be paying the cost of two circuits but only using the

capacity of one.

A better idea is to use the same circuit for data in both directions. In this model the

data frames from A to B are intermixed with the acknowledgment frames from A to

B. By looking at the "kind" field in the header of an incoming frame, the receiver can

tell whether the frame is data or acknowledgment.

Although interweaving data and control frames on the same circuit is an

improvement over having two separate physical circuits, yet another improvement is

possible. When a data frame arrives, instead of immediately sending a separate


15/363



control frame, the receiver restrains it and waits until the network layer passes it the

next packet. The acknowledgment is attached to the outgoing data frame. In effect,

the acknowledgment gets a free ride on the next outgoing data frame. The techniqueof temporarily delaying outgoing acknowledgment so that they can be hooked onto

the next outgoing data frame is widely known as piggybacking.


16/363



Nivelul reea3. Nivelul reea asigur dirijarea unitilor de date ntrenodurile surs i destinaie, trecnd eventual prin noduri

intermediare (routing ). Este foarte important ca fluxul de

date s fie astfel dirijat nct s se evite aglomerarea

anumitor zone ale reelei (congestionare). Interconectareareelelor cu arhitecturi diferite este o funcie a nivelului

reea. Folosete adresare logic.


17/363



Protocoale la nivelul de reea

DHCP Dynamic Host Configuration Protocol

ICMP/ICMPv6 Internet Control Message Protocol

IGMP Internet Group Management Protocol

IP Internet Protocol version 4

IPv6 Internet Protocol version 6

RIP2 Routing Information Protocol

RIP for IPv6 Routing Information Protocol for IPv6

This layer provides switching and routing technologies, creating logical paths, known

as virtual circuits for transmitting data from node. Routing and forwarding are

functions of this layer, as well as addressing, internetworking error handling,

congestion control and packet sequencing.

The network layer is concerned with controlling the operation of the subnet. A key

design issue is determining how packets are routed from source to destination.

Routes could be based on static tables that are "wired into" thenetwork and rarely

changed. They could also be determined at the start of each conversation, for

example a terminal session. Finally, they could be highly dynamic, being determined

anew for each packet, to reflect the current network load.


18/363



If too many packets are present in the subnet at the same time, they will get in each

other's way, forming bottlenecks. The control of such congestion also belongs to the

network layer.Since the operators of the subnet may well expect remuneration for their efforts,

there is often some accounting function built into the network layer. At the very

least, the software must count how many packets or characters or each customer

sends bits, to produce billing information. When a packet crosses a national border,

with different rates on each side, the accounting can become complicated.

When a packet has to travel from one network to another to get to its destination,

many problems can arise. The addressing used by the second network may be

different from the first one. The second one may not accept the packet at all because

it is too large. The protocols may differ, and so on. It is up to the network layer to

overcome all these problems to allow heterogeneous networks to be interconnected.

In broadcast networks, the routing problem is simple, so the network layer is often

thin or even nonexistent.

NFS uses Internetwork Protocol (IP) as its network layer interface. IP is responsible

for routing, directing datagrams from one network to another. The network layer

may have to break large datagrams, larger than MTU, into smaller packets and host

receiving the packet will have to reassemble the fragmented datagram. The


19/363



Internetwork Protocol identifies each host with a 32-bit IP address. IP addresses are

written as four dot-separated decimal numbers between 0 and 255, e.g.,

199.89.60.14. The leading 1-3 bytes of the IP identify the network and theremaining bytes identify the host on that network. The network portion of the IP is

assigned by InterNIC Registration Services, under the contract to the National

Science Foundation, and the local network administrators assign the host portion of

the IP, locally by [email protected]. For large sites, usually subnetted like ours,

the first two bytes represent the network portion of the IP, and the third and fourth

bytes identify the subnet and host respectively. Even though IP packets areaddressed using IP addresses, hardware addresses must be used to actually

transport data from one host to another. The Address Resolution Protocol (ARP) is

used to map the IP address to it hardware.


20/363



Nivelul transport4. Nivelul transport realizeaz o conexiune ntre doucalculatoare gazda (host) detectnd i corectnd erorile pe

care nivelul reea nu le trateaz. Este nivelul aflat n

mijlocul ierarhiei, asigurnd nivelelor superioare o

interfa independent de tipul reelei utilizate. Funciileprincipale sunt: stabilirea unei conexiuni sigure ntre dou

maini gazd, iniierea transferului, controlul fluxului de

date i nchiderea conexiunii.


21/363



Transport Layer

Mobile IP Mobile IP Protocol

RUDP Reliable UDP

TCP Transmission Control Protocol

UDP User Datagram Protocol

XOT X.25 over TCP

This layer provides transparent transfer of data between end systems, or hosts, and

is responsible for end-to-end error recovery and flow control. It ensures complete

data transfer.

The basic function of the transport layer is to accept data from the session

layer, split it up into smaller units if need be, pass these to the network layer, and

ensure that the pieces all arrive correctly at the other end. Furthermore, all this must

be done efficiently, and in a way that isolates the session layer from the inevitable

changes in the hardware technology.

Under normal conditions, the transport layer creates a distinct network connection

for each transport connection required by the session layer. If the transport

connection requires a high throughput, however, the transport layer might create


22/363



multiple network connections, dividing the data among the network connections to

improve throughput. On the other hand, if creating or maintaining a network

connection is expensive, the transport layer might multiplex several transportconnections onto the same network connection to reduce the cost. In all cases, the

transport layer is required to make the multiplexing transparent to the session layer.

The transport layer also determines what type of service to provide to the session

layer, and ultimately, the users of the network. The most popular type of transport

connection is an error-free point-to-point channel that delivers messages in the order

in which they were sent. However, other possible kinds of transport, service andtransport isolated messages with no guarantee about the order of delivery, and

broadcasting of messages to multiple destinations. The type of service is determined

when the connection is established.

The transport layer is a true source-to-destination or end-to-end layer. In other

words, a program on the source machine carries on a conversation with a similar

program on the destination machine, using the message headers and control

messages.

Many hosts are multi-programmed, which implies that multiple connections will be

entering and leaving each host. Their needs to be some way to tell which message


23/363



belong to which connection. The transport header is one place this information could

be put.

In addition to multiplexing several message streams onto one channel, the transportlayer musk takes care of establishing and deleting connections across the network.

This requires some kind of naming mechanism, so that process on one machine has

a way of describing with whom it wishes to converse. There must also be a

mechanism to regulate the flow of information, so that a fast host cannot overrun a

slow one. Flow control between hosts is distinct from flow control between switches,

although similar principles apply to both.


24/363



Nivelul sesiune5. Nivelul sesiune stabilete i ntreine conexiuni (sesiuni)

ntre procesele aplicaie, rolul su fiind acela de a permite

proceselor s stabileasc "de comun acord" caracteristicile

dialogului si sa sincronizeze acest dialog.

This layer establishes, manages and terminates connections betweenapplications. The session layer sets up, coordinates, and terminates conversations,

exchanges, and dialogues between the applications at each end. It deals with session

and connection coordination.

The session layer allows users on different machines to establish sessions between

them. A session allows ordinary data transport, as does the transport layer, but it

also provides some enhanced services useful in some applications. A session might

be used to allow a user to log into a remote time-sharing system or to transfer a file

between two machines.

One of the services of the session layer is to manage dialogue control. Sessions can

allow traffic to go in both directions at the same time, or in only one direction at a


25/363



time. If traffic can only go one way at a time, the session layer can help keep track

of whose turn it is.

A related session service is token management. For some protocols, it is essentialthat both sides do not attempt the same operation at the same time. To manage

these activities, the session layer provides tokens that can be exchanged. Only the

side holding the token may perform the critical operation.

Another session service is synchronization. Consider the problems that might occur

when trying to do a two-hour file transfer between two machines on a network with a

1-hour mean time between crashes. After each transfer was aborted, the whole

transfer would have to start over again, and would probably fail again with the next

network crash. To eliminate this problem, the session layer provides a way to insert

checkpoints into the data stream, so that after a crash, only the data after the last

checkpoint has to be repeated.


26/363



Protocoale la nivelul sesiune

BGMP Border Gateway Multicast Protocol

DIS Distributed Interactive Simulation

DNS Domain Name Service

ISAKMP/IKE Internet Security Association and Key Management Protocol and Internet Key Exchange

Protocol

LDAP Lightweight Directory Access Protocol

NetBIOS/IP NetBIOS/IP for TCP/IP Environment


27/363



Nivelul prezentare

6. Nivelul prezentare realizeaz operaii de transformare adatelor n formate nelese de entitile ce intervin intr-o

conexiune. Transferul de date ntre maini de tipuri diferite

(Unix-DOS, de exemplu) necesit i codificarea datelor n

funcie de caracteristicile acestora. Nivelul prezentare artrebui s ofere i servicii de criptare/decriptare a datelor,

n vederea asigurrii securitii comunicaiei n reea.


28/363



This layer provides independence from differences in data representation (e.g.,

encryption by translating from application to network format, and vice versa. The

presentation layer works to transform data into the form that the application layer

can accept. This layer formats and encrypts data to be sent across a network,

providing freedom from compatibility problems. It is sometimes called the syntax

layer.

The presentation layer performs certain functions that are requested sufficiently

often to warrant finding a general solution for them, rather than letting each user

solve the problems. In particular, unlike all the lower layers, which are justinterested in moving bits reliably from here to there, the presentation layer is

concerned with the syntax and semantics of the information transmitted.

A typical example of a presentation service is encoding data in a standard, agreed

upon way. Most user programs do not exchange random binary bit strings. They

exchange things such as people's names, dates, amounts of money, and invoices.

These items are represented as character strings, integers, floating point numbers,

and data structures composed of several simpler items.

Different computers have different codes for representing character strings, integers

and so on. In order to make it possible for computers with different representation to

communicate, the data structures to be exchanged can be defined in an abstract


29/363



way, along with a standard encoding to be used "on the wire". The presentation

layerhandles the job of managing these abstract data structures and converting from

the representation used inside the computer to the network standard representation.

The presentation layer is also concerned with other aspects of information

representation. For example, data compression can be used here to reduce the

number of bits that have to be transmitted and cryptography is frequently required

for privacy and authentication.


30/363



Nivelul aplicaie

7. Nivelul aplicaie are rolul de "fereastra" de comunicaientre utilizatori, acetia fiind reprezentai de entitile

aplicaie (programele). Nivelul aplicaie nu comunic cu

aplicaiile ci controleaz mediul n care se execut

aplicaiile, punndu-le la dispoziie servicii de comunicaie.


31/363



Protocoale la nivelul aplicaieFANP Flow Attribute Notification Protocol

Finger User Information Protocol

FTP File Transfer Protocol

HTTP Hypertext Transfer Protocol

IMAP4 Internet Message Access Protocol rev 4

IMPPpre/IMPPmes Instant Messaging and Presence Protocols

IPDC IP Device Control

IRC Internet Relay Chat Protocol

NTP Network Time Protocol

POP3 Post Office Protocol version 3

Radius Remote Authentication Dial In User Service

RLOGIN Remote Login

RTSP Real-time Streaming Protocol

SCTP Stream Control Transmision Protocol

S-HTTP Secure Hypertext Transfer Protocol

SLP Service Location Protocol

SMTP Simple Mail Transfer Protocol

SNMP Simple Network Management Protocol

SOCKS Socket Secure (Server)

TELNET TCP/IP Terminal Emulation ProtocolTFTP Trivial File Transfer Protocol


32/363



Funciile nivelului aplicaie

Printre funciile nivelului aplicaie se afl:

identificarea partenerilor de comunicaie,

determinarea disponibilitii acestora i autentificarea

lor;

sincronizarea aplicaiilor cooperante i selectareamodului de dialog;

stabilirea responsabilitilor pentru tratarea erorilor;

identificarea constrngerilor asupra reprezentrii

datelor; transferul informaiei.


33/363



This layer supports application and end-user processes. Communication partners are

identified, quality of service is identified, user authentication and privacy are

considered, and any constraints on data syntax are identified. Everything at this

layer is application-specific. This layer provides application services for file transfers,

e-mail and other network software services. Telnet and FTP are applications that

exist entirely in the application level. Tiered application architectures are part of this

layer.

The application layer contains a variety of protocols that are commonly needed. For

example, there are hundreds of incompatible terminal types in the world. Considerthe plight of a full screen editor that is supposed to work over a network with many

different terminal types, each with different screen layouts, escape sequences for

inserting and deleting text, moving the cursor, etc.

One way to solve this problem is to define an abstract network virtual terminal for

which editors and other programs can be written to deal with. To handle each

terminal type, a piece of software must be written to map the functions of the

network virtual terminal onto the real terminal. For example, when the editor moves

the virtual terminal's cursor to the upper left-hand corner of the screen, this software

must issue the proper command sequence to the real terminal to get its cursor there

too. All the virtual terminal software is in the application layer.


34/363



Another application layer function is file transfer. Different file systems have different

file naming conventions, different ways of representing text lines, and so on.

Transferring a file between two different systems requires handling these and other

incompatibilities. This work, too, belongs to the application layer, as do electronic

mail, remote job entry, directory lookup, and various other general-purpose and

special-purpose facilities.


35/363



RezumatOSI 7 Layer Model

7. Application Layer - DHCP, DNS, FTP, HTTP, IMAP4, NNTP, POP3, SMTP, SNMP, SSH, TELNET and NTP and

more .

6. Presentation layer SSL, WEP, WPA, Kerberos,

5. Session layer Logical Ports 21, 22, 23, 80 etc

4. Transport - TCP, SPX and UDP

3. Network - IPv4, IPV6, IPX, OSPF, ICMP, IGMP and ARP

2. Data Link- 802.11abgn ( Wi-Fi), - 802.16(WiMAX), ATM, Ethernet(802.3), Token Ring(802.5), Frame Relay,

PPTP, L2TP and ISDN

1. Physical -Hubs, Repeaters, Cables, Optical Fiber, Coaxial Cable, Twisted Pair Cable and Connectors


36/363



ncapsulare - protocol data unit1. Layer 1 (Physical Layer) PDU is the bit.

2. Layer 2 (Data Link Layer) PDU is the frame.

3. Layer 3 (Network Layer) PDU is thepacket.

4. Layer 4 (Transport Layer) PDU is the segment.

5. Layer 5 and above are referred to as data.


37/363




38/363



Modelul TCP/IP


39/363




40/363



Bibliografie Tanenbaum A. S., Reele de calculatoare, Editura Agora, Trgu Mure, 1997

TCP/IP Illustrated: the protocols, ISBN 0-201-63346-9, W. Richard Stevens, 1994

William Stallings, Data and Computer Communications, Prentice Hall 2006, ISBN 0-13-

243310-9


41/363



Intrebri ?


42/363

Cerinte laborator (DNS)

Implementati un client DNS care poate fi folosit pentru interogareaunui server DNS folosind UDP/IP (port 53).Clientul va realiza numai cereri de tip A adresa (Type = 1) si va afisarezultatul pe ecran.Vor fi interpretate urmatoarele sectiuni:

Headerul DNS Pachetele cerere (querry) de tip A (Type = 1)

Pachetele raspuns (response, authority, additional)de tip A (Type = 1), NS (Type = 2) si CNAME (Type = 5)

Programul se va scrie util izand limbajul C sau C++.Fisierul se va trimite pe adresa [email protected] pana la data de 25 mai 2010 ora 12.00.


43/363

Retele de calculatoare Lectia 2 Nivelul fizic

Page 1 | 2010, Alexandru Averian

Nivelul fizic

Modul de lucru in reteaNivelul fizicMedii de transmisieEchipamente de nivel 1Tipuri de reeleTopologii de retele


44/363



Ce nseamna lucrul n reea?O reea de calculatore reprezint o colecie de calculatoareautonome, interconectate intre ele.

Exist mai multe posibiliti fizice de conectare (cabluri din

cupru, fibre optice, microunde, satelii de comunicaie, etc.).Un sistem cu o unitate de control i mai multe unitiaservite nu este o reea, aa cum nu este o reea nici uncalculator cu imprimante i terminale aflate la distan.

Se spune despre dou calculatoare c sunt interconectatedac sunt capabile s schimbe informaii ntre ele.


45/363



Retea de calculatoare

Un calculator conectat mpreun cu altele are acces la datelestocate pe acestea precum i la echipamentele lor. Conceptulde conectare al unor calculatoare care partajeaz resurselese numete lucrul n reea. Calculatoarele care fac partedintr-o reea pot partaja date, mesaje, imagini grafice,imprimante, plotere, aparate fax, modemuri etc.


46/363



Utilizarea reelelorAvantaje:

Utilizarea n comun a imprimantelor i a altor periferice.

Dac calculatorul lucreaz autonom el are acces numai laperifericele lui, deci fiecare calculator ar avea nevoie de oimprimant proprie pentru scrierea rapoartelor. Acest lucrunu este economic, innd cont de costul acestui periferic i detimpul efectiv de utilizare. Deci, mai economic este ca mai

multe calculatoare s utilizeze aceeai imprimant, lucru careeste posibil numai dac calculatoarele sunt interconectate nreea.


47/363



Avantaje

Partajarea unor produse soft. Fiecare calculator din reeapoate avea acces la produsele instalate pe anumitecalculatoare din reea.

Schimbul rapid de informaii ntre membrii organizaieirespective, aflai la distane orict de mari, mai ales utilizndfacilitai de pot electronic, chat, etc.


48/363



Nivelul fizic


49/363



Nivelul fizic

Nivelul fizic are rolul de a transmite datele de la un calculatorla altul prin intermediul unui mediu de comunicaie.

Defineste la nivel electric, mecanic, procedural si functionallegatura fizica intre calculatoarele care comunica.

Il putem asocia cu termenii semnal, unde si cablu.

Datele sunt vzute la acest nivel ca un ir de bii.

Asigurarea pstrrii formei semnalului propagat.


50/363



Problemele tipice sunt de natur electric:

Nivelele de tensiune corespunztoare unui bit 1 sau 0, durataimpulsurilor de tensiune, cum se iniiaz i cum se opretetransmiterea semnalelor electrice, tipurile de cablu,transmisie radio, microunde, infrarosu sau prin fibra optica,

distanta maxima dintre doua capete ale legaturii, etc.

Tipuri de specificatii pentru acest nivel: EIA-232D (specificainterfetele si semnalul dintre DTE si DCE) , Ethernet (IEEE802.3), Token Ring (IEEE 802.5


51/363



Nivelul fizic

Nu comunica cu stratul de mai sus.Nu poate identifica hosturile din retea.Descrie doar fluxuri de biti.Nu poate recunoaste ce calculator transmite daca

transmit toate in acelasi timp.


52/363



Transferul datelor


53/363



Tipuri de retele

Reele peer-to-peerntr-o reea peer-to-peer nu exist servere dedicate i nici oorganizare ierarhic a calculatoarelor. Toate calculatoarelesunt considerate egale (peers), de unde i numele tipului dereea.

n general, fiecare calculator are i rolul de client si cel deserver, neexistnd un administrator responsabil pentru

ntreaga reea. Utilizatorul fiecrui calculator stabileteresursele locale care vor fi partajate n reea.

Dimensiunea. Reelelor peer-to-peer sunt numite i grupuride lucru (workgroups). Acest termen desemneaz un numr


54/363



mic de persoane.

Costul. Reelele peer-to-peer sunt relativ simple. Deoarecefiecare calculatorjoac att rolul de client ct i de sever, nueste nevoie de un server central puternic si nici de altecomponente necesare ca n cazul unei reele de mare

capacitate.

Reelelor peer-to-peer implic, de obicei, costuri mai micidect cele bazate pe server.

Sisteme de operare peer-to-peer. ntr-o reea peer-to-peer,software-ul de reea nu presupune acelai nivel deperformane i de securitate cu cel al reelelor bazate pe


55/363



server dedicat. Unele sisteme de operare, cum ar fi Microsoft

Windows NT Workstation, Microsoft Windows Workgroupssi Microsoft Windows 95/98 nglobeaz funcionalitatea dereea peer-to-peer si deci nu mai este necesar softwaresuplimentar.


56/363



Reele peer-to-peer

Reele peer-to-peer descriere

Utilizatorii sunt proprii administratori i i planific nivelul

de securitateSe folosete un sistem de cablare simplu, vizibil careconecteaz toate calculatoarele din reea.

Reele peer-to-peer reprezint o alegere bun pentru mediile

n care:

Exist cel mult 10-15 utilizatori


57/363



Utilizatorii se afla intr-o zon restrns

Securitatea datelor nu este o problem esenialOrganizaia i reeaua nu au o cretere previzibil n viitorulapropiatDin aceste considerente, rezult c n anumite situaii o reeapeer-to-peer este preferabil unei reele bazat pe server.


58/363



Reele bazate pe server

Reele bazate pe server

ntr-un mediu de lucru cu muli utilizatori, o reea peer-to-

peer nu mai este potrivit.Din acest motiv majoritatea reelelor au servere dedicate. Unserver dedicat este un calculator care funcioneaz doar caserver, nefiind folosit ca client sau staie de lucru.Serverele se numesc "dedicate" deoarece sunt optimizate s

deserveasc rapid cerinele clienilor din reea si s asiguresecuritatea fiierelor i a directoarelor.Numrul de servere crete odat cu complexitatea reelei.


59/363



Modelul client-server

O reea client/server reprezint un mediu de lucru n reea ncare calculatorul client lanseaz o solicitare, iar un calculatorcare funcioneaz ca server o ndeplinete.

Modelul se refer la mprirea operaiilor de prelucrare adatelor ntre calculatorul client i un calculator server maiputernic.Modul de abordare client/server este avantajoas pentruorganizaiile n care un numr mare de utilizatori trebuie s

aib acces permanent la cantiti mari de date.Administrarea bazelor de date este tipul de aplicatie cel maifrecvent folosit in mediile de client/server.


60/363



De obicei, chiar i ntr-o reea peer-peer, orice calculator

poate juca att rol de server ct i de client.


61/363



Modelul client-server

Avantaje:Partajarea resurselor. Un server este proiectat pentru a oferiacces la mai multe fiiere i imprimante, asigurnd n acelai

timp fiecrui utilizator performanele i securitatea necesar.Partajarea datelor n cazul reelelor bazate pe server poate fiadministrat i controlat centralizat. Resursele suntlocalizate de obicei ntr-un server central, fiind mai uor dedetectat i ntreinut dect cele distribuite pe diferite

calculatoare.Securitatea este principalul motiv pentru care se recurge la oreea bazat pe server. ntr-un mediu de lucru bazat pe


62/363



server, cum este Windows NT Server, politica de securitate

este stabilit de un administrator, care o aplic fiecruiutilizator n reea.Salvarea de siguran a datelor (backup). Deoarece dateleimportante sunt centralizate pe unul sau mai multe servere,se poate planifica salvarea lor regulat.

Redundana. Prin intermediul sistemelor redundante, datelede pe un server pot fi copiate i pstrate on-line, astfel c, ncazul n care apar probleme la dispozitivul primar de stocares fie disponibil o copie de siguran a datelor respective.Numrul de utilizatori poate fi orict de mare, lucru

realizabil datorit utilitarelor de monitorizare i administraredisponibile n prezent.


63/363



Tipuri de servere

Servere de fiiere i de tiprire administreaz accesul ifolosirea de utilizatori a resurselor de tip fiier i imprimant.De exemplu dac folosii o aplicaie de prelucrare a textelor,

aceasta va rula pe calculatorul dumneavoastr.Documentul prelucrat de aplicaie este pstrat pe server i

ncrcat n memoria calculatorului propriu, astfel nct poatefi folosit local. Cu alte cuvinte serverele de fiiere i detiprire sunt folosite n general pentru stocarea datelor i a

fiierelor.

Servere de aplicaii pun la dispoziia clienilor componenta


64/363



server a aplicaiilor de tip client-server, precum i datele

respective. De exemplu, serverele pstreaz volume mari dedate structurate, care sunt uor de accesat (baze de date).

Acest tip de servere difer de serverele de fiiere i detiprire, n cazul crora datele sau fiierele sunt descrcate n

totalitate pe calculatorul care le-a solicitat. La serverele deaplicaii , baza de date se afl pe server i numai rezultatulinterogrii este descrcat pe calculatorul care a lansatsolicitarea.O aplicaie client care ruleaz local va accesa datele de pe

serverul de aplicaii. n loc de ntreaga baz de date pecalculatorul local va fi descrcat de pe server numairezultatul interogrii.


65/363



Tipuri de servere

Serverele de pot gestioneaz transferul de mesaje electronicentre utilizatorii reeleiServerele de fax gestioneaz traficul de mesaje fax n dinspre

reea, partajnd una sau mai multe plci de fax modemServerul de comunicaii gestioneaz fluxul de date i mesaje e-mail transmise ntre reeaua serverului i alte reele,calculatoare mainframe sau utilizatori aflai la distan, carefolosesc modem i linii telefonice pentru a se conecta la server

Serverele de directoare permit utilizatorilor s localizeze, sstocheze i s partajeze informaiile din reea.


66/363



Tipuri de RetelePAN - Personal area nertwork

LAN - Cea mai uzual metod de cablare permitea conectareaa maximum 30 de utilizatori, printr-un cablu avnd lungime

maxima de 180-200 de metri.O astfel de reea se numete reea local sau LAN (Local AreaNetwork)

MAN - Primele reele LAN nu au putut satisface nevoile de

interconectare din cadrul organizaiilor mari, cu birouri aflatela distan unele de altele.O reea metropolitan (Metropolitan Area Network MAN)


67/363



este o versiune extins de LAN ce se poate ntinde pe zona

ocupat de un grup de birouri nvecinate sau chiar suprafaaunui ora. Acest tip de reea funcionez pe baza unortehnologii similare cu cele ale LAN-urilor.

WAN - Pe msur ce avantajele reelelor au devenit

cunoscute si s-au dezvoltat tot mai mult aplicaii pentrumediul de lucru n reea, reelele LAN s-au dezvoltatdevenind reele de mare acoperire geografica (Wide AreaNetwork WAN).


68/363



Topologii de ReteleTopologia definete structura reelei.

Topologia fizic se refer la dispunerea fizic n teren acalculatoarelor, a cablurilor i celorlalte componente ale

reelei.

Topologia logic se refer la modul cum gazdele acceseazmediul de comunicaie.

Topologia unei reele afecteaz direct performanele reelei.O anumit topologie aleas influeneaz tipul de echipamentutilizat, precum i posibilitile de extindere a reelei.


69/363



Topologii de Retele


70/363




71/363




72/363



Topologii logice

Broadcast

Cea mai cunoscut tehnologie broadcast este tehnologia Ethernet (aprut nc de

la sfritul anilor 1970), larg utilizat n toate reelele locale LAN (Local Area

Network) din lume. Modalitatea de funcionare a reelelor Ethernet se bazeaz pe

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection).

Topologia token passing

Cea mai cunoscut tehnologie token passing este tehnologia Token Ring,

construit ca alternativ la metoda Ethernet de detecie a coliziunilor.

NS=20

TS=10

NS=20

TS=4

NS=4

TS=20

NS=11

TS=5

TS=11


73/363



Medii de transmisie:

CupruFibra opticaFara fir


74/363



Cablul coaxial

Cablu coaxial, 10, 100 Mbs, 500M


75/363



Cablu perechi rasucite

Cablu UTP( unshielded twisted-pair), STP( shielded twisted-pair), 10, 100 Mbs, 100M


76/363



Moduri de mufare


77/363



Cablu direct Cablu Straight-through Conecteaza calculator - hub/switch Conecteaza ruter hub/switch


78/363



Cablu crossoverConecteaza calculator - calculatorConecteaza hub/switch hub/switchConecteaza ruter ruter


79/363



Cablul rollover


80/363



Fibre opticeFibra optica single modeMiez subtireSursa de lumina- laserDispersie scazutaDistante mari 5 KM

Fibra optica multi modeMiez mai gros, 62.5 sau 50-microniDistante mai mici, 500m Lumina- LED


81/363



Fibre optice

Avantaje:

Fibra optica nu este afectata de sursele de zgomot extern cum ar fi campurileelectromagnetice.

Transmisia luminii pe fibra nu genereaza interferente.Viteza mare, cabluri de lungime mare.

Probleme:

DisipareaAbsorbtiaAtenuarea


82/363



Echipamente de nivel 1

l d l l i i l l fi i


83/363



Placa de retea- NIC(nivel2)

R t l d l l t L ti 2 Ni l l fi i


84/363



Wireless - Retea fara fir

Mod de lucru - Carrier-Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA)

R t l d l l t L ti 2 Ni l l fi i


85/363



Retea fara fir ad-hoc

Elementul de baza intr-o retea wireless este celula wireless (termenuloriginal conform standardului este Basic Service Set BSS)Fiecare celula are asociat un identificator de 48 de biti, unic, numitBasic Service Set ID BSSID.



86/363



Wireless infrastructuraPrezenta unei celule wireless organizate ntr-o anumita zona este manifestataprin emiterea periodica de catre una dintre statii a unui pachet special, numitbeacon. Pe langa BSSID-ul celulei, pachetele beacon mai contin un sir decaractere numit SSID sau uneori numele retelei(engl. network name).Acest sir este fixat de administratorul retelei si serveste la identificarea retelei

pentru utilizatorii umani.



87/363



Adaptoare Wireless

NIC pe interfata PCI,NIC pe interfata PCMCIA



88/363



Securitate - wireless

Securitate:Open systemWep (Wired Equivalent Privacy) ca in retele cablate, toti

userii cunosc o parola

WPA - WiFi Protected AccessWPA-PSK ( personal - Pre-Shared Key) - fiind similar cu

WEP (dar mult mai sigur)

WPA-Entreprise - Controlul accesului si obtinerea cheilorse face printr-un mecanism numit Extensible

Authentication Protocol (EAP)



89/363



Bibliografie

Tanenbaum A. S., Reele de calculatoare, Editura Agora,Trgu Mure, 1997

Tanenbaum A.S. (1992). Modern Operating Systems.

Englewood Cliffs NJ: Prentice-Hall.



90/363



Daca exista INTREBARI?

RETELE DE CALCULATOARE


91/363


NIVELUL LEGATURII DE DATE

1. Nivelul legaturii de date2. Descrire , functii

3. Subnivelul MAC, Subnivelul LLC4. Moduri de lucru

5. Detectare ed erori6. Corectare de erori

7. Ethernet8. Echipamente de nivel 29. Probleme


92/363

NIVELUL LEGTURII DE DATE

Nivelul legturii de date ofera servicii nivelului deretea, realiznd o comunicare corect ntre dounoduri adiacente ale reelei, corecteaz erorile detransmitere aprute la nivelul fizic.

Mecanismul utilizat n acest scop este mprireafluxului de bii n cadre ( frame), crora le suntadugate informaii de control. Cadrele sunttransmise individual, putnd fi verificate iconfirmate de ctre receptor. Alte funcii alenivelului se refer conexiuni, la controlul fluxuluide date i la corectarea erorilor de transmisie.


93/363


Functii le nivelului 21. Ofera servicii nivelului de retea

2. Comunica cu stratul superior prin LLC (Logical Link Conrtrol)3. Foloseste un mod de adresare, creaza si inchide conexiuni

4. Organizeaza bitii in cadre, calculeaza sume de control, corecteaza datele5. Retransmite daca este cazul

6. MAC media access control, controleaza accesul la mediu, depinde de tipulretelei

7. Ethernet - Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection


94/363


Moduri de lucru1. Transfer neconfirmat fara conexiune folosit in retele sigure, cu erori

rare, sau in cazul tresmisiilor audio/video, nu se stabilesc conexiuni nu seconfirma cadrele

2. Transfer confirmat fara conexiune nu stabileste conexiune, dar confirma

frame-urile, retransmite daca nu primeste confirmarea, poate aparereceptarea multipla

3. Transfer confirmat bazat pe conexiune stabileste conexiunea,numeroteaza cadrele, garanteaza receptia, garanteaza receptia o singuradata in ordinea corecta, ofera un flux de biti sigurnivelului de retea. Se

foloseste la legaturi seriale, punct la punct, sau in retele fara fir


95/363


Controlul erorilor

Marcheaza inceputul si sfarsitul cadrelor

Transmite si asteapta confirmare, porneste unceas. Daca confirmarea nu soseste atunci cadrul

este retransmis.

Se executa transmiteri si pot apare receptari

multiple.

Pentru a nu se tranmite la nivelul 3 date de maimulte ori cadrele se numeroteaza in asa fel incat

sa se poata detecta retransmisiile.


96/363


Controlul fluxului

1. Protocolul trebuie sa asigure mecanisme decontrol al fluxului.

2. Controlul fluxului se refera la reglarea cantitatiide date care este transmisa de emitator catre

receptor.

3. Receptorul trebuie sa poata spune daca este

data sa primeasca date.4. Exista diverse implementari ale acestor

mecanisme.


97/363


Corectarea erorilor

Exista doua abordari:1. Folosirea unor codificari ale informatiei si

adaugarea de informatii redundante pentrudetectarea erorilor

2. Folosirea unor codificari ale informatiei si

adaugarea de informatii redundante pentrucorectarea erorilor


98/363


Coduri pentru detectarea erorilor - exemplu

Presupunem ca avem o linie cu o eroare de 10-6 pe

bit si se fac transmiteri in blocuri de 1000 de biti.

Pentru a detecta aparitia unei erori se adauga un bitde paritate la fiecare bloc, vom avea un bloc

suplimentar de 1001 biti la 1000 de blocuri.

Pentru 1Mb se adauga in total 2001 de biti.

Daca se adauga un bit pe bloc si avem erori multiple

este posibil sa nu detectam aparitia erorii.


99/363



Exemplu:

Un cod detector de erori este un cod in care lafiecare bloc de date se adauga un bit de paritate.

Adica se numara bitii de 1 din mesaj si daca acesta

este impar se adauga un 1 altfel se adauga un

zero.

Daca se adauga un bit pe bloc si avem erori multiple

este posibil sa nu detectam aparitia erorii.


100/363



Daca avem erori multiple putem imbunatati rata

de detectare a erorilor, astfel:

Privim mesajul ca o matrice de k linii si n coloane,pentru fiecare coloana se adauga un bit de

paritate sub forma unei linii suplimentare.

Matricea este transmisa linie cu linie. Receptorulverifica toti bitii de paritate, daca vreunul este

gresit va cere o retransmisie a mesajului.


101/363



Modelul cu matrice poate detecta erori unice pe

coloana.Daca pe o coloana se schimba de exemplu primul si

ultimul bit dintr-o coloana atunci eroarea nu seobserva.

In practica se foloseste o alta metoda: codul

polinomial sau codul cu redundanta ciclica (CRC).


102/363


Coduri pentru detectarea erorilor - exempluCodul polinomial, codul cu redundanta ciclica (CRC).

Sirul de biti este privit ca un polinom cu coeficienti

binari. Un sir de k biti reprezinta coeficientii unuipolinom cu k termeni de forma xk-1, x0.

Exemplu: 110011 este x5 + x4 + x1 + x0 . Operatiile se

fac modulo 2, fara transport sau imprumut prinoperatorul XOR.

Emitatorul si receptorul aleg un polinom generatorG(x) cu 1 pe bitul cel mai semnificativ si cel mai

putin semnificativ.


103/363



Se adauga un cod de control la mesaj astfel incat

polinomul asociat mesajului si codului de control safie divizibil prin polinomul G(x).

Receptorul primeste mesajul si il imparte la G(x), dacase obtine un rest atunci inseamna ca s-a produs o

eroare.

G


104/363



Algoritm de calcul al codului de control:Fie r = grad G(x).

Fie un mesaj de lungime m si polinomul asociat M(x).1. Se adauga r de zero la mesaj astfel incat acum mesajul vaavea lungime m+r, si corespunde polinomului xrM(x).

2. Se imparte G(x) la xrM(x) folosind impartirea modulo 2.3. Se scade restul (de r biti sau mai putin) din sirul de biti

coresp. lui x

r

M(x) folosind scaderea modulo 2.4. Rezultatul notat cu T(x) este sirul cu cod control ce trebuietrimis.

Exista cazuri care nu sunt detectate?



105/363


Coduri pentru corectarea erorilor

Presupunem ca avem o linie cu o eroare de 10-6 pe

bit si se fac transmiteri in blocuri de 1000 de biti.

Definim distanta HammingDaca avem un sir de biti care estre trimis de

emitator si este receptat diferit de receptor.

Distanta Hamming ne da numarul de biti in care

difera mesajul emis de mesajul receptionat. Se

calculeaza cu ajutorul operatorului XOR pe biti, sise nmara bitii de 1 din rezultat.

Exemplu: 00110011, 01110111, distanta H este 2.



106/363



Exemplu: 00110011, 01110111, distanta H este 2.

Asta inseamna ca trebuiesc executate 2 corectii casa transformam un mesaj in altul.

Un cadru am m biti si r biti de control

Lungimea totala a unui mesaj este n = m + r.

N este numit cuvant de cod.



107/363



Un cadru are m biti si r biti de control.

Unele aplicatii accepta ca fiind valide toate cele 2m

mesaje. Dar prin modul de calcul nu se vor folositoate cele 2n cuvinte. Se poaate face o lista a

tuturor cuvintelor de cod.

Distanta Hamming minima intre doua cuvinte decod se numeste distanta Hamming a codului

complet.



108/363



Distanta Hamming minima intre doua cuvinte de

cod se numeste distanta Hamming a coduluicomplet.

Pentru a detecta o eroare pe d biti avem nevoie de

un cod cu o distanta d+1, deoarece cu o astfel decodificare nu se poate ajunge de la un cuvant

corect in d pasi la un alt cuvant corect.



109/363


Distanta Hamming minima intre doua cuvinte de

cod se numeste distanta Hamming a codului

complet.

Pentru a corecta o eroare pe d biti avem nevoie deun cod cu o distanta 2d+1, deoarece cu o astfel de

codificare cuvantele corecte sunt distantate, iar

cuvintele eronate se afla la o distanta de maxim d

fata de orice cuvant corect. Cel mai apropiatcuvat va fi chiar cuvantul original.



110/363


Codul Hamming

Calcularea lungimii codului:

Presupunem ca avem o codificare cu un mesaj delungime m si un cod de control de lungime r care

ne permite detectarea tuturor erorilor singulare.Cat de lung este r?Fie n = m + r, pentru fiecare mesaj din cele 2m mesaje avem

n mesaje eronate aflate la o distanta de 1 de mesaj.

Pentru fiecare mesaj din cele 2m mesaje avem n+1 mesaje

asociate (unul corect si n gresite).Daca numarul total de mesaje este 2n atunci avem

(n+1)2m


111/363


Codul Hamming(n+1)2m


112/363


Codul Hamming, (m + r + 1)2m


113/363


Codul Hamming, (m + r + 1)2m


114/363


Codul HammingCand soseste un mesaj, receptorul incepe analiza setand

un contor la zero. Examineaza fiecare bit de control (k =

1,2,4,8, 16) pentru a vedea daca este corectaparitatea, daca nu adauga k la contor. Daca la finalcontorul este zero atunci inseamna ca nu avem erori.

Daca contorul are valoare nenula aceasta reprezintanumarul bitului incorect.

De exemplu daca bitii 1, 2 si 8sunt eronati rezulta ca bitul

11 este inversat.

Codurile Hamming corecteaza doar erori singulare.



115/363


Codul HammingCodurile Hamming corecteaza doar erori singulare.Dar exista o posibilitate de a trata erorile in rafala (mai

multi biti eronati consecutivi). Se creaza o matrice debiti si datele se transmit coloana cu coloana. Ladestinatie se reface matricea.

Daca apare o eroare atunci fiecare coloana va avea un bit

alterat. Ceea ce duce la posibilitatea de corectare.



116/363


Subsistemul MAC

Sistem de control al accesului ma mediul de

transmisie. Este dependent de tipul retelei.

Exista mai multe tipuri de retele in functie demediul de transmisie: pe cablu coaxial, pe

cabluri rasucit, fibra optica, fara fir.

Pe cablu de cupru:Ethernet, Token Bus, TokenRing; pe fibra optica FDDI.



117/363




118/363


Reateaua EthernetModulde operare - CSMA/CD .

Reteaua Ethernet (IEEE 802.3) este de tip broadcast, adicafiecare statie poate sa vada frame-urile trimise in retea.

Fiecare statie incarca o copie a frame-ului care circula prin

mediu si examineaza adresa MAC de destinatie a frame-ului.Daca acesta corespunde cu adresa respectivei statii atunci este

trimis stratului 3 pentru a se examina si IP-ul acelui frame. Incazul in care adresa MAC nu corespunde, acel frame esteignorat. Mai multe hosturi pot emite in acelasi timp.



119/363


Una din problemele de care trebuie tinut seama in CSMA/CD este chestiunea

coliziunilor si mai exact a evitarii acestora.

Metoda de acces CSMA/CD prevede c un sistem gata s emit,avnd deci un cadru pregtit, va asculta mai nti mediul detransmisie i, daca acesta este liber va transmite. Dac mediul

este ocupat st n ascultare i cnd devine liber ncepe stransmit, continund ascultarea n timpul transmiterii cadrului.Dac dou sau mai multe sisteme au nceput transmisia ntr-uninterval de timp suficient de mic se va produce o coliziune.Staiile care transmit vor detecta coliziunea, nceteaztransmisia datelor i vor emite un scurt semnal de bruierepentru a asigura detectarea coliziunii de ctre toate sistemeledin reea. Cele care au fost n coliziune nceteaz apoi emisia ivor retransmite, fiecare, dup o asteptare aleatoare.



120/363


Modulde operare - CSMA/CD .

Rezolvarea coliziunilor consta in urmatoarea secventa de pasi: O statie vrea sa transmita

Asambleaza informatia Asculta pe cablu daca cineva transmite

Daca da, atunci asteapta si apoi reincearca

Daca linia este libera transmite Se poate intampla ca doua statii sa emita in acelasi timp si sa apara o

coliziune moment in care informatia este alterata. Prima statie care adetectat fenomenul trimite un semnal prin care avertizeaza ca s-aprodus o coliziune, in felul acesta avem certitudinea ca toate statiileau auzit ca s-a petrevut o coliziune. Din acest moment fiecare statie

intra intr-o perioda de asteptare precis calculata pentru fiecare, apoiincearca sa transmita din nou.



121/363


Modulde operare - CSMA/CD, rezolvarea coliziunilorSe ine seama de ntinderea reelei, mai exact de timpul depropagare dus-ntors (round-trip delay) maxim al reelei.

Acest timp depinde de suportul fizic de transmisie (tip i

lungime), de numrul repetoarelor prin care trece semnalulpentru a ajunge de la un capt la cellalt.

Valoarea adoptat pentru acest timp este de 51,2s i s-astabilit n urmtorul mod: transmisia se face 10BaseT, iar

viteza de propagare minim este 100.000Km/s i reeaua aremaxim 5 segmente de cte 500m fiecare. Rezult:

t=5*0.5(Km)/100.000(Km/s)=25s, 2t=50s



122/363


Modulde operare - CSMA/CD, rezolvarea coliziunilorS-a adoptat 51,2s pentru a putea transmite 512 bii cu rata de10Mbps, adic 64 octei, cifr care a impus i valoarea minim apachetului.

Acest interval de timp mai este denumit i tran canalsau timpde vulnerabilitate.

Semnalul de bruiere utilizat pentru anunarea coliziunii estenecesar deoarece, altfel, n cazul n care s-ar produce ocoliziune ntre cadrele emise de dou sisteme apropiate, ele ar

nceta foarte rapid emiterea cadrelor, semnalul rezultat ar fi defoarte scurt durat i poate de amplitudine redus, astfel csistemele ndeprtate nu ar detecta coliziunea.



123/363


Modulde operare - CSMA/CD, rezolvarea coliziunilorAsteptarea dup care rencepe retransmiterea cadrului dup ocoliziune este un multiplu al tranei de canal.

Notnd acest multiplu cu M, ntrzierea va fi deci M*51,2s.

Numrul ntreg M este un numar ales aleator, generat ntr-undomeniu de valori a crui mrime se stabilete conform unuialgoritm al regresiei exponeniale binare.Acest algoritm spune c dac N este numrul de coliziuni pecare un cadru le-a suferit deja, se alege M astfel ca 0M2^N,dac N10 i 0M2^10 dac 10N16.



124/363


Modulde operare - CSMA/CD, rezolvarea coliziunilor

Astfel dup prima coliziune M poate fi 0 sau 1,dup a doua coliziune poate fi 0, 1, 2, 3 i aa mai departe.Pentru N[0, 16] M este generat aleatoriu ntre 0 i 1023.Dac i dup 16 ncercri nu s-a reuit transmiterea cadrului,subnivelul de acces la mediu abandoneaz incercrile isemnaleaz defeciune.

ntre cadre se impune o intrziere minim egal cu 9,6s, adicdurata transmiterii a 96 bii (12 octei). Ea permite

reiniializarea tuturor proceselor legate de nivelurile 1 i2precum i restabilizarea condiiilor electrice pe suportul detransmisie.



125/363


Cadrul Ethernet (IEEE 802.3)



126/363


Modulde operare - CSMA/CDConform specificaiilor dimensiunea maxim a pachetului este:1.518 octei = 14 oct. HEADER + 1.500 oct. DATE + 4 oct. CRC,

iar cea minim: 64 octei = 14 oct. HEADER + 46 oct. DATE + 4 oct. CRC

n cazul specificaiei IEEE Preambulul are 7 octei pentru sincronizare avndfiecare structur 10101010.Detimitatorul de nceput de pachet care este un octet de forma10101011 (ultimii 2 bii pe 1).

NIC ECHIPAMENT DE NIVEL 2


127/363

Placa de retea

WIRELESS


128/363

Placa de retea NIC pe interfata PCI

WIRELESS


129/363

Placa de retea NIC pe interfata PCMCIA

PUNTE, NIVEL 2


130/363

,

Puntea (bridge) O alt soluie pentru extinderea unei

reele o constituie utilizarea uneipuni. Aceasta permite n plus fa deun hub un control mai bun al

traficului de date, deoarece foloseteo metoda de memorare a adreselorfizice ale calculatoarelor din reea,prin care decide daca un pachet dedate trece sau nu prin punte catre

calculatorul destinaie, ceea ce duceia reducerea traficului in reea.

SWITCH, NIVEL 2


131/363

Rolul unui switch:

Conecteaza nodurile in topologia stea

Segmenteaza reteaua

Previne coliziunile

BIBLIOGRAFIE


132/363

Tanenbaum A. S., Reele de calculatoare,Editura Agora, Trgu Mure, 1997

TanenbaumA.S. (1992). Modern OperatingSystems. Englewood Cliffs NJ: Prentice-Hall.

DACA EXISTA INTREBARI?


133/363

Multumim



134/363

NIVELUL DE RETEA

1. Nivelul de retea

2. Descriere , functii

3. Datagrame sau circuite virtuale?

4. Adresare

5. Dirijare

6. Controlul fluxului si al congestiilor

7. Echipamente de nivel 3

NIVELUL REEA


135/363

NIVELUL REEA

3. Nivelul reea imparte datele in pachete,asigur dirijarea unitilor de date ntre

nodurile surs i destinaie, trecnd eventual

prin noduri intermediare (routing ). Estefoarte important ca ruta de date s fie astfelaleas nct s se evite aglomerareaanumitor zone ale reelei (congestionare).

Interoperabilitatea reelelor cu arhitecturidiferite este o funcie a nivelului reea.

NIVELUL DE RETEA


136/363

NIVELUL DE RETEA

Functii le nivelului 21. Adresarea

2. Fragmentarea3. Dirijarea pachetelor

4. Evitarea congestionarii retelei

5. Controlul fluxului

Servicii

1. orientate pe conexiune2. ne-orientate pe conexiune

Organizarea interna1. datagrame

2. circuite virtuale

NIVELUL DE RETEA


137/363

NIVELUL DE RETEA

Datagrame sau circuite virtuale?

Exist dou filozofii de baza distincte pentruorganizarea subretelei, una folosind conexiuni, iar adoua lucrnd fr conexiuni. n contextul operriiinterne a subreelei, o conexiune este numit deobicei circuit virtual, prin analogie cu circuitele fizicecare se stabilesc n sistemul telefonic.

Pachetele independente ale organizrii neorientatepe conexiune se numesc datagrame, prin analogiecu telegramele.

NIVELUL DE RETEA


138/363

NIVELUL DE RETEA

Circuite virtualeCircuitele virtuale sunt folosite de obicei n subretele careofer un serviciu orientat pe conexiune. Ideea care se afl la

baza circuitelor virtuale este evitarea alegerii unei noi ci

(rute) pentru fiecare pachet trimis.

n consecin, cnd se stabilete o conexiune, se alege i

memoreaz o cale ntre maina surs i maina destinaie,

ca parte component a parametrilor conexiunii. Aceast cale

va fi folosit pentru tot traficul de pe conexiune, exact nacelai mod n care funcioneaz sistemul telefonic. Cnd

conexiunea este eliberat, circuitul virtual se elibereaz.

NIVELUL DE RETEA


139/363

NIVELUL DE RETEA

Retea bazata pe datagramentr-o reea datagram, nici o cale nu este stabilit n avans,chiar dac serviciul este orientat pe conexiune. Fiecare

pachet trimis este dirijat independent de predecesorii si.

Pachete consecutive pot urma ci diferite.

Cu toate c subreelele bazate pe datagrame au ceva mai

mult de lucru, ele sunt, de obicei, mai robuste i se

adapteaz la defecte i congestii mai uor dect subreelelebazate pe circuite virtuale.

NIVELUL DE RETEA


140/363

NIVELUL DE RETEA

Retea bazata pe datagrameFiecare datagram trebuie s conin adresa complet a

destinaiei. Pentru o reea marc, aceste adrese pot s fie

destul de lungi (4 octei sau chiar mai mult).

Cnd este recepionat un pachet, ruterul stabilete linia de

ieire care trebuie folosit i trimite pachetul pe acest drum.

De asemenea, stabilirea i eliberarea conexiunilor de nivel

reea sau transport nu necesit nici un efort deosebit dinpartea ruterului.

NIVELUL DE RETEA


141/363

NIVELUL DE RETEA

Circuite virtuale sau datagrame

NIVELUL DE RETEA


142/363

NIVELUL DE RETEA

Alegerea unui mod de lucru

Alegerea ntre un serviciu orientat pe conexiune

i unul neorientat pe conexiune se reduce laalegerea locului n care s fie plasatcomplexitatea. n cazul serviciului orientat peconexiune e vorba de nivelul reea,n cazulserviciului neorientat pe conexiune este vorbade nivelul transport (calculator gazd).

NIVELUL DE RETEA


143/363

NIVELUL DE RETEA

Dirijare

1. Dirijare cu vectori distanta

2. Dirijare folosind starea legaturilor3. Dirijare ierarhica4. Dirijare pentru hosturi mobile5. Dirijare prin difuzare6. Dirijare multicast (prin trimitere multipla)

NIVELUL DE RETEA


144/363

NIVELUL DE RETEA

Controlul congestiei

1. Principii ale controlului congestiei

2. Politici pentru prevenirea congestiei

NIVELUL DE RETEA


145/363

NIVELUL DE RETEA

Controlul congestieiPrincipii ale controlului congestiei

Ajustarea traficului Algoritmul picaturii Algoritmul galetii cu jeton Specificarea fluxului

NIVELUL DE RETEA


146/363

NIVELUL DE RETEA

Controlul congestieiIn retele cu circuite virtuale Pachete soc

Cozi echitabile ponderate Pachete soc pas cu pas Imprastierea incarcarii aruncarea pachetelor Controlul fluctuatiilor audio/video

NIVELUL DE RETEA


147/363

NIVELUL DE RETEA

Controlul congestieiPolitici pentru prevenirea congestiei

Nivel Politic

Transport Politica de retransmisie

Politica de memorare temporar a pachetelor n afar de secven (out-of-order caching)

Politica de confirmare

Politica de control al fluxului

Determinarea timeout-ului

Reea Circuite virtuale contra datagrame n interiorul subreelei

Plasarea n cozi de ateptare a pachetelor i politici de servire

Politica de distrugere a pachetelorAlgoritmi de dirijare

Gestiunea timpului de viat alpachetelor

Legtur de

date

Politica de retransmitere

Politica de memorare temporar a pachetelor n afar de secven (out-of-

order caching)

Politica de confirmare

Politica de control al fluxului

NIVELUL DE RETEA


148/363

NIVELUL DE RETEA

Interconectarearetelelor

NIVELUL DE RETEA


149/363

NIVELUL DE RETEA

Interconectarea retelelor

NIVELUL DE RETEA


150/363

NIVELUL DE RETEA

FragmentareaFiecare reea impune cteva dimensiuni maxime asupra pachetelor

sale. Aceste limite au diferite cauze, printre ele fiind:

1. Hardware (de exemplu, lungimea intervalului de transmisie

TDM).2. Sistemul de operare (de exemplu, toate zonele tampon au 512

octei).

3. Protocoale (de exemplu, numrul de bii din cmpul lungimeapachetului).

4. Concordana cu unele standarde.5. Dorina de a reduce la un anumit nivel retransmisiile provocatede erori.

6. Dorina de a preveni ocuparea ndelungat a canalului de ctre un

singur pachet.

NIVELUL DE RETEA


151/363

NIVELUL DE RETEA

FragmentareaRezultatul acestor factori este c proiectanii dc reele nu au libertatea

de a alege dimensiunea maxim a pachetelor oricum ar dori. Informaiautila maxim variaz de la 8 octei (celulele ATM) la 65515 octei

(pachetele IP), cu toate c dimensiunea pachetelor la nivelurile mai nalte

este deseori mai mare.

O problem evident apare cnd un pachet mare vrea s traverseze o

reea in care dimensiunea maxima a pachetului este prea mic. O soluieeste s ne asigurm ca problema nu apare. Cu alte cuvinte, reeaua

trebuie s utilizeze un algoritm de dirijare care evit transmitereapachetelor prin reele n care pachetele nu pot fi manevrate.

Ce se ntmpl dac pachetul surs original este prea mare pentru a fi

manevrat de reeaua destinaie? Algoritmul de dirijare nu poate evitareteaua destinatie.

NIVELUL DE RETEA


152/363

NIVELUL DE RETEA

Protocolul IP

NIVELUL DE RETEA


153/363

NIVELUL DE RETEA

Adrese IPAdrese IPv4

NIVELUL DE RETEA


154/363

NIVELUL DE RETEA

Adrese IP

Adrese IPv6

NIVELUL DE RETEA


155/363

U

Adrese IPv6

NIVELUL DE RETEA


156/363

Protocolul ICMP

NIVELUL DE RETEA


157/363

Protocolul de rutare Rip, v1 si v2

NIVELUL DE RETEA


158/363

Protocolul de rutare OSPF

BIBLIOGRAFIE


159/363

Tanenbaum A. S., Reele de calculatoare,Editura Agora, Trgu Mure, 1997

Tanenbaum A.S. (1992). Modern OperatingSystems. Englewood Cliffs NJ: Prentice-Hall.

DACA EXISTA INTREBARI?


160/363

Multumim


NIVELUL DE RETEA


161/363

NIVELUL DE RETEA

1. Nivelul de retea

2. Dirijare

3. Exemple

NIVELUL REEA


162/363

3. Nivelul reea imparte datele in pachete,

asigur dirijarea unitilor de date ntrenodurile surs i destinaie, trecnd eventual

prin noduri intermediare (routing ). Estefoarte important ca ruta de date s fie astfelaleas nct s se evite aglomerareaanumitor zone ale reelei (congestionare).

Interoperabilitatea reelelor cu arhitecturidiferite este o funcie a nivelului reea.

NIVELUL REEA


163/363

Funcia principal a nivelului reea este dirijarea (dirijarea)pachetelor de la maina surs ctre maina destinaie. nmajoritatea subreelelor pachetele vor face salturi multiplepentru a-i face cltoria. Singura excepie remarcabil oreprezint reelele cu difuzare, dar chiar i aici dirijarea esteimportant, atunci cnd sursa i destinaia nu sunt n aceeaireea.

Algoritmii care aleg calea i structurile de date folosite de acetiareprezint un domeniu important al proiectrii nivelului reea.

Algoritmul de dirijare (routing algorithm) este acea parte asoftware-ului nivelului reea care rspunde de alegerea liniei deieire pe care un pachet recepionat trebuie trimis mai departe.

NIVELUL REEA


164/363

Dac subreeaua folosete intern datagrame, aceast decizietrebuie lua

Documents

82123002 Retele de Calculatoare